316L、2205不锈钢的海水腐蚀磨损对比

随着社会经济的快速发展,广阔的海洋空间和丰富的海洋资源已开始步入人们的视野。海洋是一个巨大的资源宝库,拥有丰富的生物资源、能源资源以及海洋能资源。海洋资源的开发和利用离不开海洋专用材料的研究和发展,而苛刻海洋环境下的摩擦磨损是制约海洋材料应用和海洋设备发展的关键性问题。研究316L、2205不锈钢在海水腐蚀磨损和阴极保护两种常用海水工况下的腐蚀磨损行为,并利用XRD、金相、电化学测试和腐蚀磨损协同作用等多种测试方法,从微观结构相变化的角度,分析海水滑动磨损对不锈钢腐蚀磨损性能的影响。研究结果如下：

(1)316L在高载荷下的磨损率要小于低载荷的磨损率,经XRD、金相分析表明:316L在海水滑动磨损过程中发生了马氏体转变,其转变效率约为60%以上;对两种海水工况下的马氏体转变率进行对比,发现海水腐蚀阻碍了马氏体的转变。

(2)采用动电位极化扫描和电化学阻抗方法研究316L微观结构变化对腐蚀行为的影响,结果表明:马氏体相变影响了不锈钢表面钝化膜的特性和稳定性,导致了不锈钢的耐腐蚀性能减弱;电化学阻抗(EIS)分析也得到类似的结论,且产生的马氏体和未转变的奥氏体组成了微观电耦合,继而改变了不锈钢的电化学行为。

(3)316L不锈钢在海水下的材料损失包括纯摩擦磨损材料损失(W0)、腐蚀对磨损的协同作用(S’)和磨损对腐蚀的协同作用(S’),而马氏体相变影响了各部分材料损失关系。

(4)对2205双相钢在两种海水工况下的腐蚀磨损行为进行研究,结果表明:2205双相钢在高载荷的磨损率更小,海水滑动磨损使双相钢表面发生了σ相变、位错和晶格偏移等微观结构变化,从而提高了双相钢的耐磨性;与316L相比,2205双相钢具有更小的磨损率和更好的耐磨损性能。

(5)利用电化学工作站对双相钢磨损面的电化学性能进行测试,经海水滑动磨损后,2205双相钢的自腐蚀电位减小,电流密度增大;从电化学阻抗测试方法(EIS)也得出,双相钢磨损面的阻抗值减小,耐海水腐蚀性能减弱;双相钢经海水滑动磨损所产生的σ相,降低了铁素体和奥氏体周边的Cr、Mo元素,使双相钢更容易被海水腐蚀,点蚀坑也容易在这些缺陷区域形成。

(6)2205双相钢的材料损失主要来源于纯摩擦磨损材料损失,约占总损失量的80%~90%,与316L不锈钢相比,双相钢各部分材料损失都比316L材料损失更小。

综上得出,2205双相钢在海水环境下具有更优异的耐磨蚀性能,更适合应用在海水腐蚀磨损环境。